CN104898390B - 显影单元 - Google Patents

Abstract

一种显影单元，包括：显影容器、显影套筒、显影剂管控构件和磁场产生部分。磁场产生部分包括吸取极和切割极。另外，在峰值间区域中，磁场产生部分包括Fr平坦区域和Fr衰减区域中的至少一个，在Fr平坦区域中，Fr基本恒定，在Fr衰减区域中，Fr衰减，并且磁场产生部分构造成在整个峰值间区域中Fθ定向为朝向与显影套筒旋转方向相同的方向。

Description

显影单元

技术领域

本公开涉及一种显影单元，所述显影单元通过使用包括非磁性调色剂和磁性载体的显影剂使得形成在图像载体例如感光鼓上的静电潜像显影。

背景技术

在电子照相型和静电记录型的成像设备例如复印机、打印机或传真机以及具有这些设备的多项功能的多功能外围设备中，通过将显影剂附着至形成在图像载体例如感光鼓上的静电潜像而实现可视化(显影)。在这样的显影中使用的显影单元中，在相关领域已知一种使用双组分显影剂(在下文中称作显影剂)的技术，所述双组分显影剂由具有非磁性颗粒的调色剂和具有磁性颗粒的载体构成。

在这样的显影单元中，在显影套筒的正面上承载显影剂，所述显影套筒在内侧布置有磁体，并且通过显影套筒的旋转来运送显影剂。由管控刮片管控显影剂的量(层厚度)，所述管控刮片布置在显影套筒的附近，并且显影剂被运送到与感光鼓相对的显影区域。然后，由显影剂中的调色剂使得形成在感光鼓上的静电潜像显影。

另外，通常，布置在显影套筒内侧的磁体包括：吸取极(drawing-up pole)，所述吸取极吸取显影容器中的显影剂并且通过显影套筒承载显影容器中的显影剂；和切割极，所述切割极布置成毗邻吸取极并且位于管控刮片附近。通过显影套筒的旋转将被吸取极吸取的显影剂运送到切割极，并且由管控刮片管控层厚度。然而，此时，在显影套筒附近，从吸取极向切割极附近施加剪切(压缩)。当显影剂在很长一段时间内受到压缩时，存在如下所述的可能性：显影剂劣化，不能相对于静电潜像均匀地放置调色剂，不能实施均匀转印，在图像上产生粗糙感例如颗粒感，并且图像浓度下降。另外，因为调色剂被极度压抵在显影套筒上，所以存在因调色剂与显影套筒融着在一起而产生不均匀浓度的可能性。

在此，如在日本专利申请特开No.H11-24407中描述的那样，提出一种构造，在所述构造中，吸取磁极设置在管控刮片附近并且由这一个吸取磁极执行显影套筒上的显影剂的层厚度的管控。因为由同一个磁极吸取显影剂并且管控层厚度，所以能够减轻显影剂的上述压缩并且能够抑制显影剂的劣化。

然而，与上述技术相类似地，当由同一个磁极吸取显影剂并且管控层厚度时，磁力因显影套筒附近的磁体而变弱。为此，管控刮片上游处的显影剂的量可能变得不稳定，例如，显影剂的量极度减少。因此，存在这样的情况：在显影套筒上承载的显影剂的量变得不稳定(产生了显影剂的涂布缺陷)，并且产生了因涂布缺陷导致的不均匀的图像浓度。

与此同时，在设置了两个磁极例如吸取极和切割极的构造中，考虑通过降低吸取极和切割极的磁力来减轻显影剂的劣化。然而，当简单地降低吸取极和切割极的磁力时，与上述技术的构造相类似地，管控刮片上游处的显影剂的量极度减少，并且易于产生因显影剂的涂布缺陷而导致的不均匀的图像浓度。

发明内容

根据本公开的一方面，提供了一种显影单元，所述显影单元包括：显影容器，所述显影容器构造成存储显影剂，显影剂包括非磁性调色剂和磁性载体；圆柱形显影套筒，所述圆柱形显影套筒构造成在其正面上承载显影剂并且旋转；显影剂管控构件，所述显影剂管控构件构造成管控在显影套筒上承载的显影剂的量；和磁场产生部分，所述磁场产生部分构造成布置在显影套筒的内侧并且具有多个固定的磁极，所述多个固定的磁极产生磁场以在显影套筒上承载显影剂。所述磁场产生部分至少包括：吸取极，所述吸取极吸取显影容器中的显影剂并且在显影套筒上承载显影剂；和切割极，所述切割极布置成在显影套筒的旋转方向的下游毗邻吸取极并且位于显影剂管控构件附近。当在朝向显影套筒中心的方向上的磁力是Fr并且在显影套筒的正面的切线方向上的磁力是Fθ时，在峰值间区域中，所述磁场产生部分包括Fr平坦区域和Fr衰减区域中的至少一个，所述峰值间区域是从吸取极的磁通密度的峰值到切割极的磁通密度的峰值的区域，在Fr平坦区域中，Fr基本恒定，在Fr衰减区域中，Fr从吸取极侧朝向切割极侧衰减，并且在整个峰值间区域中Fθ定向为朝向与显影套筒的旋转方向相同的方向。

本发明的更多特征将根据以下(参照附图)对示范性实施例的描述而变得显而易见。

附图说明

图1是根据本公开的第一实施例的成像设备的示意性构造视图。

图2是根据第一实施例的显影单元的示意性构造视图。

图3是图解了根据第一实施例的显影套筒和管控刮片之间的关系的示意图。

图4是图解了根据第一实施例在磁体的吸取极(S2)和切割极(N2)附近的磁通密度和磁力与磁体角度之间的关系的示意图。

图5是图解了根据比较示例1在磁体的吸取极(S2)和切割极(N2)附近的磁通密度和磁力与磁体角度之间的关系的示意图。

图6是图解了根据比较示例2在磁体的吸取极(S2)和切割极(N2)附近的磁通密度和磁力与磁体角度之间的关系的示意图。

图7是根据本公开的第二实施例的显影单元的示意性构造视图。

图8是图解了根据第二实施例的显影套筒和管控刮片之间的关系的示意图。

图9是图解了根据第二实施例在磁体的吸取极(S2)和切割极(N2)附近的磁通密度和磁力与磁体角度之间的关系的示意图。

图10A是根据第三实施例的显影套筒的平面图。

图10B是图解了根据第三实施例的显影套筒的槽的放大截面图。

具体实施方式

<第一实施例>

将参照图1至图6描述本公开的第一实施例。首先，将参照图1描述具有本实施例的显影单元的成像设备的示意性构造。

【成像设备】

成像设备100是电子照相型全彩色打印机，其包括四个成像部分1Y、1M、1C和1Bk，所述四个成像部分1Y、1M、1C和1Bk设置成对应于四种颜色，例如，黄色、品红色、青色和黑色。成像设备100在记录介质P上形成与来自主机装置例如扫描设备(未示出)或个人计算机的图像信号相对应的调色剂图像(图像)，所述扫描设备连接至成像设备的主体，所述个人计算机连接成能够与成像设备的主体通信。记录介质的示例包括片材材料，例如纸张、塑料薄膜或者布片。为了示意性地描述这样的成像过程，首先，在每个成像部分1Y、1M、1C和1Bk中，每种颜色的调色剂图像分别形成在用作图像载体的感光鼓(电子照相感光构件)2Y、2M、2C和2Bk上。以这种方式形成的每种颜色的调色剂图像被转印到中间转印带16上，然后，每种颜色的调色剂图像被从中间转印带16转印到记录介质P上。其上转印有调色剂图像的记录介质被运送到定影单元13，并且调色剂图像被定影到记录介质上。在下文中，将对其进行详细描述。

另外，设置在成像设备100中的四个成像部分1Y、1M、1C和1Bk具有彼此间基本相同的构造，只是显影的颜色彼此不同。因此，在下文中，当不需要特别地加以区分时，将省略用于图解任意一个成像部分中的构成元件的附图标记所附带的后缀Y、M、C和Bk，并且将进行总体描述。

在成像部分1中布置有用作图像载体的圆柱形感光构件即感光鼓2。沿着图中箭头的方向旋转驱动感光鼓2。用作充电部分的充电辊3、用作显影部分的显影单元4、用作转印部分的初次转印辊5和用作清洁部分的清洁单元6布置在感光鼓2的周围。用作曝光部分的激光扫描仪(曝光单元)7布置在感光鼓2的图纸的上侧。

另外，中间转印带16布置成与每个成像部分1的感光鼓2相对。中间转印带16延伸经过驱动辊9、二次转印内辊10和延伸辊12，并且通过驱动辊9的驱动而沿着附图中的箭头方向循环运动。在压合中间转印带16的同时，在与二次转印内辊10相对的位置处布置有二次转印外辊15，并且由此构成二次转印部分T2，所述二次转印部分T2将中间转印带16上的调色剂图像转印到记录介质P上。定影单元13沿着记录介质的运送方向布置在二次转印部分T2的下游。

将描述例如通过如上所述构造的成像设备100形成四色的全彩色图像的过程。首先，当启动成像操作时，由充电辊3以相同的方式为旋转的感光鼓2的正面充电。此时，由充电偏压电源将充电偏压施加到充电辊3。接下来，通过与由曝光单元7产生的图像信号相对应的激光使得感光鼓2曝光。因此，在感光鼓2上形成依照图像信号的静电潜像。通过存储在显影单元4中的调色剂使得感光鼓2上的静电潜像显影并且可视化。在本实施例中，采用反转显影类型，在所述反转显影类型中，调色剂附着到由激光曝光的亮部电势(brightportion potential)。

形成在感光鼓2上的调色剂图像由初次转印部分T1初次转印到中间转印带16上，所述初次转印部分T1构造在感光鼓2和初次转印辊5之间，所述初次转印辊5布置成压合中间转印带16。此时，将初次转印偏压施加到初次转印辊5。由清洁单元6移除在初次转印之后残留在感光鼓2的正面上的调色剂(残余调色剂)。

在每个黄色、品红色、青色和黑色的成像部分中按顺序执行该操作，并且将四种颜色的调色剂图像叠加在中间转印带16上。此后，匹配形成调色剂图像的时刻，由二次转印部分T2从供应辊14运送存储在记录介质存储盒(未示出)中的记录介质P。然后，通过向二次转印外辊15施加二次转印偏压，将中间转印带16上的四种颜色的调色剂图像全部二次转印到记录介质P上。由中间转印带清洁器18移除未被二次转印部分T2完全转印并残留在中间转印带16上的调色剂。

接下来，将记录介质P运送到用作定影部分的定影单元13。通过由定影单元13实施加热和加压，记录介质P上的调色剂熔融、混合并且定影到记录介质P上成为全彩色图像。此后，将记录介质P排放到设备外部。由此结束一系列的成像过程。另外，通过仅使用所需的成像部分就能够形成具有所需的单色或多种颜色的图像。

【显影单元】

接下来，将参照图2描述本实施例的显影单元4。在本实施例中，如上所述，黄色、品红色、青色和黑色的显影单元的构造均彼此相同。显影单元4包括显影容器108，所述显影容器108存储双组分显影剂(在下文中称作显影剂)，所述双组份显影剂将非磁性调色剂颗粒(调色剂)和磁性载体颗粒(载体)作为主要组分。

调色剂包括着色树脂颗粒，所述着色树脂颗粒具有粘合剂树脂、着色剂和必要的其它添加剂，并且着色树脂颗粒中添加有外部添加剂例如由硅胶制成的粉末。优选地，调色剂是聚酯树脂，通过聚合方法制成所述聚酯树脂，所述聚酯树脂带有负电并且体积平均粒径为5μm至8μm。在本实施例中，调色剂的体积平均粒径为6.2μm。另外，作为调色剂，可以使用通过研磨方法或类似方法制成的含蜡调色剂。

作为载体，可以适当地使用例如金属，例如表面氧化或未氧化的铁、镍、钴、锰、铬或稀土元素、这些材料的合金或者铁氧化物。另外，还可以使用树脂涂层载体。并不具体限制这些磁性颗粒的制造方法。在载体中，重量平均粒径是20μm至50μm，并且优选地是30μm至40μm。电阻等于或大于10⁷Ω·cm，并且优选地等于或大于10⁸Ω·cm。在本实施例中，电阻为10⁸Ω·cm。另外，在本实施例中，作为具有低比重的磁性载体，使用这样的树脂磁性载体，通过以预定的比例将磁性金属氧化物和非磁性金属氧化物混合到酚醛粘合剂树脂中的聚合方法来制造所述树脂磁性载体。另外，载体的体积平均粒径为35μm，真实密度为3.6g/cm³至3.7g/cm³，并且磁化量为53A·m²/kg。

显影容器108的内部由分隔件106分成显影室113和搅拌室114，所述分隔件106沿着竖直方向延伸，并且分隔件106的上部开口。在显影室113和搅拌室114中分别存储有显影剂，并且在显影室113中构成过量显影剂的显影剂被收集在搅拌室114侧。

在显影室113和搅拌室114中分别布置有第一搅拌螺杆111和第二搅拌螺杆112。第一搅拌螺杆111搅拌并且运送显影室113中的显影剂，第二搅拌螺杆112搅拌并且运送搅拌室114中的显影剂。另外，从调色剂补充箱(未示出)沿着第二搅拌螺杆112的运送方向向搅拌室114的上游侧补充调色剂。然后，由第二搅拌螺杆112将补充的调色剂与已经存储在搅拌室114中的显影剂搅拌在一起并进行运送，并且调色剂浓度变得均匀。

在分隔件106中，在图2的近侧和远侧的端部部分(沿着第一和第二搅拌螺杆的运送方向在上游侧和下游侧的端部部分)中分别形成显影剂路径(未示出)，所述显影剂路径与显影室113和搅拌室114相互连通。凭借第一和第二搅拌螺杆111和112的运送力，显影剂在显影室113和搅拌室114之间循环。因此，显影室113内部的显影剂运送到搅拌室114中，并且在搅拌室中将显影剂与补充的调色剂搅拌在一起并运送到显影室113中，在所述显影室113中通过显影消耗调色剂并且调色剂浓度下降。

显影室113的与面向感光鼓2的区域相对应的部分开口，并且显影套筒103布置成可旋转并且部分地暴露给这个开口。显影套筒103例如由铝合金构造成具有圆柱形的形状，并且在实施显影操作时沿着附图中的箭头方向旋转。另外，在显影套筒103的内侧，用作磁场产生部分的磁体110布置成固定，显影套筒103通过磁体110的磁场在其正面上承载显影剂并且旋转。另外，在显影套筒103的外周中，用作显影剂管控构件的管控刮片102布置成使得远端与显影套筒103的正面的一部分紧密相对。

显影套筒103通过在其正面上使用喷砂而使表面粗糙化。因正面粗糙而在具有高摩擦阻力的正面上能够吸取并且运送更大量的显影剂。对于显影剂运送力的稳定性而言优选的是，显影剂套筒的表面粗糙度Rz约为8μm至18μm，并且在本实施例中，通过使用FGB作为喷砂，显影套筒103的表面粗糙度Rz为13μm。

管控刮片102管控由显影套筒103承载并且运送的显影剂的量(层厚度)。在由显影套筒103承载的同时由管控刮片102管控其层厚度的显影剂被运送到与感光鼓2相对的显影区域(显影位置)。在此，在本实施例中，管控刮片102由不锈钢制成。另外，在显影套筒103的正面(无槽部分的正面)和管控刮片102之间设置预定的间隙。在本实施例中，该间隙为300μm。

另外，在图3中图解了管控刮片102相对于显影套筒103的相对位置。换言之，连接显影套筒103的沿着重力方向的最低点和显影套筒103的中心点的直线以及连接管控刮片102相对于显影套筒103的最接近点和显影套筒103的中心点的直线所形成的角度为30°。另外，管控刮片102布置成使得相对于显影套筒103的正面的切线的角度为90°。

磁体110具有多个固定磁极。例如，通过组装多个磁片来构造磁体110，如图2所示，磁体110被磁化以使得沿着圆周方向布置多个磁极S1、S2、S3、N1和N2。在此，最靠近第一搅拌螺杆111的S2极是吸取极，所述吸取极吸取(在显影室113中的)显影容器中的显影剂并且在显影套筒103上承载显影剂。沿着显影套筒103的旋转方向在下游处毗邻吸取极(S2)的N2极是切割极，所述切割极布置在管控刮片102的附近(显影剂管控构件的附近)。沿着显影套筒103的旋转方向在下游处毗邻切割极(N2)的S1极是显影极，所述显影极与感光鼓2相对(最靠近感光鼓2)。磁体110包括布置成与显影区域相对的显影极(S1)。沿着显影套筒103的旋转方向在显影极(S1)的下游按顺序布置N1极和S3极。当S3极压合具有低磁通密度的区域并且毗邻S2极时，提供了排斥极(剥落极)，所述排斥极从显影套筒103的正面上剥落显影剂。在图2中，磁体110被分隔成多个横截面为扇形的磁片，并且每个磁片的边界部分均呈线形。在每个扇形分区的磁片的弧部中，本实施例中的磁极的峰值位置大体位于中心部分。

在本实施例中，因为以这种方式沿着显影套筒103的旋转方向布置多个磁极(五个磁极的构造)，所以由显影套筒103承载并且运送显影容器中的显影剂。换言之，因为由第一和第二搅拌螺杆111和112搅拌并且运送显影剂，所以显影单元4装载调色剂和载体中的每一种。然后，通过用于运送的磁极(吸取极)S2的磁力来约束显影剂以便吸取显影剂，并且通过显影套筒103的旋转运送显影剂。为了约束稳定的显影剂，由用于运送的、具有特定水平磁通密度的磁极(切割极)N2充分地约束显影剂，以形成磁刷并且运送显影剂。接下来，由管控刮片102通过穗切割(ear-cutting)磁刷来适当地设定显影剂的量(层厚度)。

然后，由显影极S1将叠加了直流电场和交流电场的显影偏压经由设置在成像设备主体侧上的电源115施加到显影套筒103。因此，显影套筒103上的调色剂运动到感光鼓2的静电潜像侧，并且将静电潜像显影为调色剂图像。换言之，在与感光鼓2相对的显影区域处，显影套筒103将形成在感光鼓2的正面上的静电潜像显影。另外，显影偏压是AC电压与DC电压相叠加的偏压，并且在本实施例中，使用频率为10kHz且振幅为1000V的AC电压的矩形波。完成显影的显影剂经由吸入磁极N1被运送到剥落磁极S3，然后由剥落磁极S3吸入到显影容器中。

【磁体的磁力和槽间距】

在此，将参照图4描述如上所述具有多个磁极的磁体110的磁力。图4图解了在S2极和N2极附近在显影套筒的正面的磁通密度和磁力以及磁体110的角度(位置)之间的关系。另外，在本实施例中，显影套筒103的正面的沿着法线方向的磁力是Fr(粗线)，沿着切线方向的磁力是Fθ(细线)，并且沿着法线方向的磁通密度是Br(虚线)。另外，关于图4中的Fr，从显影套筒103的中心朝向外侧的磁力是正磁力，而朝向显影套筒103的中心的磁力是负磁力。然而，在下文中，因为朝向显影套筒103的中心的力主要被认为是Fr，所以，例如，Fr衰减的表述意味着朝向显影套筒103的中心的力衰减。另外，关于Fθ，沿着与旋转方向相同的方向朝向显影套筒103的磁力是正磁力，并且朝向相反方向的磁力是负磁力。

为了使得显影剂的涂布量(显影套筒103上的承载量)稳定，需要增大切割极(N2)的磁通密度至特定水平，并且通常，优选的是绝对值约为350G至800G。本实施例中的绝对值是550G。吸取极(S2)的磁通密度可以至少高到用于从显影室113吸取显影剂，并且通常，优选的是绝对值约为150G至700G。在本实施例中绝对值为300G。换言之，切割极的磁通密度大于吸取极的磁通密度。另外，通过显影单元的构造来任意地设定磁通密度的水平。

在本实施例中，Fr和Fθ如下所述地位于从吸取极的磁通密度的峰值到切割极的磁通密度的峰值的峰值间区域20中。在本实施例中，峰值间区域20是从由吸取极的磁通密度的峰值形成的磁体110的角度到由吸取极的磁通密度的峰值形成的磁体110的角度的区域。在峰值间区域20中，磁体110具有Fr平坦区域21和Fr衰减区域中的至少一个，在所述Fr平坦区域21中Fr基本没有变化并且基本恒定，在所述Fr衰减区域中Fr从吸取极侧朝向切割极侧衰减。与此相结合地，在磁体110中，在整个峰值间区域20中，Fθ定向为朝向与显影套筒103的旋转方向相同的方向。特别地，Fr平坦区域21和/或Fr衰减区域定位在吸取极的附近。在本实施例中，磁体110包括Fr平坦区域21。另外，在本实施例中，在从吸取极的磁通密度的峰值位置到与管控刮片102的远端相对的位置的整个区域中，Fθ为正值。另外，在本实施例中，关于显影套筒103的旋转方向，在从切割极的磁通密度的峰值位置到显影极(S1)的磁通密度的峰值位置的整个角度区域中，Fθ也为正值。另外，在本实施例中，在从与管控刮片102的远端相对的位置到最靠近显影套筒103和感光鼓2的位置的整个区域中，Fθ也为正值。

换言之，因为剥落极沿着显影套筒103的旋转方向位于吸取极的上游，所以Fr从磁力基本为零的状态朝向吸取极逐渐增大。在本实施例中，设置了Fr平坦区域21(或者Fr在其中衰减的Fr衰减区域)，在所述Fr平坦区域中，趋于以这种方式升高的Fr在从吸取极面对切割极的区域的中部基本没有变化并且基本恒定。因此，Fr平坦区域21中的Fr的水平与Fr保持升高的情况相比能够有所减小。在本实施例中，Fr的数值范围介于1×10^-8(N)至1.5×10^-7(N)。当Fr小于1×10^-8(N)时，不能有效地运送显影剂。另外，当Fr大于1.5×10^-7(N)时，不能充分地抑制显影剂的劣化。另外，在Fr平坦区域21和/或Fr衰减区域之后的区域中，Fr再次保持逐渐升高。另外，关于Fθ，从磁力基本为零的状态沿着与显影套筒103的旋转方向相同的方向朝向吸取极产生该磁力，并且该磁力在Fr平坦区域21中趋于减小。然而，在本实施例中，在该区域中，Fθ仍为正值，并且在与显影套筒103的旋转方向相同的方向上。另外，在该区域之后的区域中，Fθ仍在与显影套筒103的旋转方向相同的方向上。

另外，关于Fθ，在半值区域22中，Fθ为正值并且定向为朝向与显影套筒103的旋转方向相同的方向，在所述半值区域22中，磁通密度的绝对值大于吸取极的磁通密度的峰值的一半的绝对值。

通过调整磁通密度Br的绝对值或者倾角来执行磁力的设定。在磁体110被磁化时执行Br的调整。另外，存在例如调整构成磁体110的多个磁片的尺寸或者形状的情况。

将对此进行更加详细地描述。首先，通过以下的计算方法获得磁力。通过以下的公式(1)获得由载体操作的磁力。在此，μ0是真空导磁率，μ是载体的导磁率，b是载体的半径，B是磁通密度。

【公式1】

因此有：

【公式2】

另外，Br是显影套筒103的正面沿着法线方向的磁通密度，Bθ是沿着切线方向的磁通密度。

根据公式(2)，如果获得Br和Bθ，则能够获得Fr和Fθ。在此，通过将构成测量工具构件的探针和显影套筒的正面之间的距离设定为100μm、通过将由F.W.BELL制造的磁场测量工具“MS-9902”(产品名称)用作测量工具来测量磁通密度。

而且，能够如下所述地获得Bθ。能够通过使用测得的磁通密度Br获得在磁通密度Br的测量位置处的矢量电势Az(R，θ)。

【公式3】

考虑到边界条件为Az(R，θ)，通过求解方程而获得Az(R，θ)。然后，通过以下公式：

公式【4】

能够获得Bθ。

通过将如上所述测量和计算的Br和Bθ应用到公式(1)中，能够推导出Fr和Fθ。通过调整吸取极或切割极的磁通密度Br的绝对值或峰值位置来设定磁力。

为了详细描述，关于调整磁通密度的绝对值，能够通过增加吸取极和切割极的磁通密度来增加吸取极和切割极之间的磁力。相反地，通过减小吸取极和切割极的磁通密度，能够减小吸取极和切割极之间的磁力。另外，关于调整磁通密度的峰值位置，随着吸取极的磁通密度的峰值位置接近切割极，能够增加吸取极和切割极之间的磁力。相反地，随着吸取极的磁通密度的峰值位置远离切割极，能够减小吸取极和切割极之间的磁力。

基于上述观点，在本实施例中，如下所述地执行设定。换言之，因为切割极的磁通密度的绝对值相对于吸取极的磁通密度的绝对值减小，所以能够设定Fr从吸取极朝向切割极趋于衰减并且Fθ趋于变为负值。另外，当吸取极和切割极之间的距离变宽，能够设定Fr趋于衰减，并且Fθ趋于变为负值。例如，在磁体110被磁化时，通过任意地设定调整，对磁通密度的调整能够实现磁化条件(磁化宽度、磁化强度和磁化位置)。另外，存在例如调整构成磁体110的多个磁片的尺寸或者形状的情况。

另外，如下所述地限定本实施例中的Fr平坦区域21和/或Fr衰减区域。换言之，在由连接Fr平坦区域21和/或Fr衰减区域的两个端部和显影套筒103的中心的直线形成的角度的范围内，每单位角度的Fr的增量(沿着图4中的负方向的增量被认为是正值)是ΔFr。在此情况下，满足ΔFr≤+5×10^-9(N)的区域是Fr平坦区域21和/或Fr衰减区域。另外，当ΔFr<0时，该区域是Fr衰减区域，在所述Fr衰减区域中，Fr衰减。根据发明人的实验结果，在峰值间区域20中，因为存在满足ΔFr≤+5×10^-9(N)的区域，所以发现显示出抑制显影剂劣化的效果。

在本实施例中，从吸取极到切割极的磁力具有Fr平坦区域21和Fr衰减区域中的至少一个。为此，能够保持用于吸取以及由显影套筒103承载显影剂所需的最小力，并且能够减小从吸取极到切割极的显影剂压缩。另外，从吸取极到切割极的峰值间区域20的Fθ定向为朝向与显影套筒103的旋转方向相同的方向。为此，能够由显影套筒高效地运送显影剂并且能够使得在显影套筒上承载的显影剂的量(涂布量)稳定。而且，因为半值区域22的Fθ也是正值并且定向为朝向与显影套筒103的旋转方向相同的方向，所以能够由显影套筒以非常高的效率运送显影剂。在本实施例中，以这种方式，能够实现抑制显影剂的劣化和显影套筒上的显影剂的涂布稳定化。结果，能够长时间地形成稳定的图像。

在此，如图5所示，将描述比较示例1，在比较示例1中，Fr具有从吸取极到切割极单调增加的磁场模式。在比较示例1中，关于图4中图解的实施例的磁场模式，因为大范围产生了显影剂在其中被强力压抵在显影套筒上的区域，所以显影剂受到由磁力施加的更多的剪切。结果，随着长时间地形成图像，显影剂劣化并且易于产生图像缺陷，例如图像粗糙或者图像浓度降低。

另外，如图6所示，将描述比较示例2，在比较示例2中，提供了从吸取极到切割极的、Fθ定向为朝向与显影套筒的旋转方向相反的方向的区域(由虚线围绕的区域)。在比较示例2中，因为在该区域中由显影套筒运送的显影剂的量减小，所以因不稳定的显影剂涂布而易于产生不均匀的图像浓度。

在此，将描述一实验，针对在图1图解的成像设备中提供由图4图解的实施例的磁性模式的情况以及提供由图5和图6图解的比较示例1和2的磁性模式的情况来执行所述实验。在所述实验中，分别在很长一段时间内用10％的图像占空率形成图像。在本实施例中，即使在形成100,000张图像的情况下也没有产生图像缺陷。与此同时，在比较示例1中，在形成5,000张图像之后便产生图像粗糙，并且在形成30,000张图像之后便因调色剂熔合到显影套筒而产生不均匀的浓度。另外，在比较示例2中，在形成2,000张图像之后便因显影剂的涂布缺陷而产生不均匀的图像浓度。

另外，根据发明人的实验结果，发现优选的是在图4图解的实施例的构造中满足下述条件。换言之，由连接吸取极的磁通密度的峰值和显影套筒的中心的直线以及连接切割极的磁通密度的峰值和显影套筒的中心的直线形成的角度为A。另外，由连接Fr平坦区域21和/或Fr衰减区域的两个端部和显影套筒的中心的直线形成的角度为B。在此情况下，发现优选的是满足0.12≤B/A<0.65。

因为当在等于或者大于0.12≤B/A的范围内不存在Fr变平坦或衰减的区域时，显影剂劣化方面的效果下降，所以要求满足0.12≤B/A。与此同时，当Fr变平坦或衰减的区域较大时(当B/A≥0.65时)，被运送到切割极的显影剂的量极度减小，并且产生了显影剂的不稳定的涂布。在本实施例中，A＝60°，B＝12°，并且B/A＝0.2。

另外，本实施例的显影单元4能够应用在电子照相型或静电记录型的成像设备例如复印机、打印机或传真机以及具有这些设备的多项功能的多功能外围设备中。

<第二实施例>

将参照图7至图9描述本公开的第二实施例。在本实施例中，显影单元的构造与第一实施例的上述构造不同。具体地，在第一实施例的显影单元4中，管控刮片102布置在穿过显影套筒103的中心的水平线下方。与此相比，在本实施例的显影单元4A中，管控刮片102A布置在穿过显影套筒103的中心的水平线上方。据此，用作磁场产生部分的磁体110A的多个磁极的位置与第一实施例的磁体110不同。因为其它的构造和操作与第一实施例类似，所以将主要描述不同之处。

在本实施例中，显影套筒103沿着由图7中的箭头表示的方向旋转。另外，在图8中示出了管控刮片102A相对于显影套筒103的相对位置。换言之，由连接显影套筒103在重力方向上的最上方点和显影套筒103的中心点的直线与连接管控刮片102A相对于显影套筒103的最靠近点和显影套筒103的中心点的直线形成的角为30°。另外，管控刮片102A布置成使得相对于显影套筒103的正面上的切线的角为90°。

如图7所示，磁体110A被磁化以使得沿着圆周方向布置多个磁极S1、S2、S3、N1和N2。在此，最靠近第一搅拌螺杆111的S2极是吸取极，所述吸取极吸取(在显影室113中的)显影容器中的显影剂并且由显影套筒103承载显影剂。在显影套筒103的旋转方向的下游毗邻吸取极(S2)的N2极是切割极，所述切割极布置在管控刮片102的附近(显影剂管控构件的附近)。在显影套筒103的旋转方向的下游毗邻切割极(N2)的S1极是运送极，所述运送极运送显影剂，在运送极S1的下游与感光鼓2相对的N1极是显影极。S3极沿着显影套筒103的旋转方向布置在显影极(N1)的下游。当S3极压合具有低磁通密度并且毗邻S2极的区域时，构造成排斥极(剥落极)，所述排斥极从显影套筒103的正面剥落显影剂。

在该构造中，显影单元4A承载显影剂，由第一和第二搅拌螺杆111和112在因磁体110A的磁力而构成磁刷的状态下将显影剂供应到显影套筒103的正面。然后，显影剂基于显影套筒103的旋转被运送到与感光鼓2相对的部分(显影区域)，并适当地保持通过管控刮片102A穗切割磁刷而运送到显影区域的显影剂的量。而且，在穿过运送极S1之后，由显影极N1将叠加了直流电场和交流电场的显影偏压经由设置在成像设备主体侧上的电源115施加到显影套筒103。因此，显影套筒103上的调色剂运动到感光鼓2的静电潜像侧，并且静电潜像显影为调色剂图像。然后，完成显影的调色剂被剥离磁极S3吸入到显影容器中。

在此，将参照图9描述如上所述具有多个磁极的磁体110A的磁力。与上述的图4类似地，图9描述了在磁极S2和N2附近显影套筒的正面上的磁通密度和磁力以及磁体110的角度之间的关系。另外，在本实施例中，与第一实施例类似地，通常也优选的是切割极(N2)的磁通密度的绝对值约为350G至800G，并且本实施例中的绝对值为550G。另外，通常优选的是吸取极(S2)的磁通密度的绝对值为150G至700G，并且本实施例中的绝对值为300G。

在本实施例中，与第一实施例类似地，Fr和Fθ如下所述地也在从磁体110的由吸取极的磁通密度的峰值形成的角度到由切割极的磁通密度的峰值形成的角度的峰值间区域20中。在峰值间区域20中，磁体110具有Fr平坦区域21和Fr衰减区域中的至少一个，在所述Fr平坦区域中，Fr基本没有变化并且基本恒定，在所述Fr衰减区域中，Fr从吸取极侧朝向切割极侧衰减。与此相结合地，在磁体110中，在整个峰值间区域20中，Fθ定向为朝向与显影套筒103的旋转方向相同的方向。特别地，Fr平坦区域21和/或Fr衰减区域定位在吸取极的附近。在本实施例中，磁体110包括Fr平坦区域21。

另外，关于Fθ，在半值区域22中，Fθ为正值并且定向为朝向与显影套筒103的旋转方向相同的方向，在所述半值区域22中，磁通密度的绝对值大于吸取极的磁通密度的峰值的一半的绝对值。

在本实施例中，与第一实施例类似地，也能够减小在从吸取极到切割极的峰值间区域20中对显影剂的剪切并且稳定由显影套筒103实现的显影剂运送。结果，能够实现抑制显影剂的劣化和显影套筒103上的显影剂的涂布稳定化，并且能够长时间地形成稳定的图像。

<第三实施例>

将参照图10A和图10B描述本公开的第三实施例。在本实施例中，显影套筒的构造与上述第一实施例的构造不同。具体地，如图10A所示，显影套筒103A是所谓的有槽套筒，所述有槽套筒具有多个槽，所述多个槽分别沿着在正面上与圆周方向交叉的方向(在本实施例中平行于显影套筒103A的轴向方向)形成。因为其它的构造和操作与第一实施例的构造和操作类似，在下文中将主要描述不同之处。

在上述的第一实施例中，描述了通过使用喷砂而使显影套筒103的正面粗糙化的构造。将FGB用作喷砂。然而，在通过喷砂使表面粗糙化之后，存在以下问题。

通常，已知的显影套筒构造成高效率地运送双组分显影剂并且与第一实施例类似地通过使用喷砂使得所述显影套筒的表面粗糙化。根据显影套筒，因为正面被粗糙化，所以能够在具有高摩擦阻力的正面上吸取并运送更大量的显影剂。然而，正面因与显影剂摩擦而随着磨损逐渐变光滑。特别地，与第一实施例类似地，当Fr变平坦或者衰减的区域设置在吸取极附近时，与图5示出的常规构造相比，吸取极附近的磁力进一步减小。因此，当显影套筒的正面随着磨损逐渐变光滑时，存在显影剂的运送量逐渐减小的情况。结果，显影剂的涂布量随着显影剂的运送量减小而减小，并且可能难以获得。

在此，在本实施例中，将有槽套筒用作显影套筒103A。据此，因为能够由设置在正面上的多个槽捕获显影剂并且高效地运送显影剂，所以能够长时间地获得具有稳定质量的图像。如图10B所示，显影套筒103A的多个槽分别形成为V形横截面，所述V形横截面垂直于显影套筒103A的旋转轴，并且显影套筒103A的多个槽基本等间距地布置在整个圆周方向上。在本实施例中，显影套筒103A的外径为20mm，每个槽的深度为100μm，由槽的侧表面形成的角度为90°，并且槽的数量为80个。

以这种方式，通过使用具有多个槽的显影套筒103A，能够长时间地保持稳定的显影剂运送性能。结果，当使用第一实施例所示的磁体时，也能够提供长时间地形成稳定图像的成像设备。

另外，与本实施例类似地具有多个槽的显影套筒103A也能够应用在第二实施例中。与该情况类似地，当使用第二实施例所示的磁体时，也能够提供长时间地形成稳定图像的成像设备。

尽管已经参照示例性实施例描述了本发明，但是应当理解的是，本发明并不局限于公开的示例性实施例。赋予所附权利要求的范围最宽泛的理解，以便涵盖所有这些修改方案以及等价的结构和功能。

本申请要求在2014年3月5日提交的日本专利申请No.2014-042484的权益，因此通过全文引用将其并入本文。

Claims (20)

1.一种显影装置，包括：

显影容器，所述显影容器构造成容纳包括非磁性调色剂和磁性载体的显影剂；

显影套筒，所述显影套筒构造成在其外表面上承载显影剂并且旋转；

显影剂管控构件，所述显影剂管控构件构造成管控在所述显影套筒上承载的显影剂的量；和

磁场产生部分，所述磁场产生部分构造成布置在所述显影套筒的内侧并且具有多个固定的磁极，所述多个固定的磁极产生磁场以在所述显影套筒上承载显影剂，

其中，所述磁场产生部分至少包括：第一磁极，所述第一磁极吸取所述显影容器中的显影剂并且在所述显影套筒上承载显影剂；第二磁极，所述第二磁极的极性不同于第一磁极的极性，并且布置成在所述显影套筒的旋转方向上在第一磁极的下游毗邻所述第一磁极并且位于所述显影剂管控构件附近；和第三磁极，第三磁极的极性与第一磁极的极性相同，并且在显影套筒旋转方向上布置在第一磁极上游毗邻所述第一磁极；

其中，当在朝向所述显影套筒的中心的方向上的磁力是Fr并且在所述显影套筒的外表面的切线方向上的磁力是Fθ时，在每单位角度的Fr增量为ΔFr的情况下满足△Fr≤+5×10^-9N的Fr平坦区域形成在峰值间区域中，峰值间区域在显影套筒旋转方向上处于第一峰值位置下游且在显影套筒旋转方向上处于第二峰值位置上游，在第一峰值位置处第一磁极在显影套筒法线方向的磁通密度为最大值，在第二峰值位置处第二磁极在显影套筒法线方向的磁通密度为最大值，并且

其中，在峰值间区域中至少在形成Fr平坦区域的区域中，Fθ定向为朝向与所述显影套筒的旋转方向相同的方向。

2.根据权利要求1所述的显影装置，其中

所述磁场产生部分构造成如下所述：其中，在半值区域中，Fθ定向为朝向与所述显影套筒的旋转方向相同的方向，所述半值区域中第一磁极在显影套筒法线方向的磁通密度的绝对值大于所述第一磁极在显影套筒法线方向的磁通密度的最大值的一半的绝对值。

3.根据权利要求1所述的显影装置，其中

所述磁场产生部分构造成如下所述：其中，相对于所述显影套筒的旋转方向，在整个峰值间区域中，Fθ定向为朝向与所述显影套筒的旋转方向相同的方向。

4.根据权利要求1所述的显影装置，其中

当由所述峰值间区域两端与显影套筒旋转中心的连线形成的角度为A并且由所述Fr平坦区域两端与显影套筒旋转中心的连线形成的角度为B时，满足0.12≤B/A<0.65。

5.根据权利要求1所述的显影装置，其中

在Fr平坦区域中Fr的绝对值介于1×10^-8N至1.5×10^-7N之间。

6.根据权利要求1所述的显影装置，其中：

第二磁极在显影套筒法线方向的磁通密度最大值的绝对值大于第一磁极在显影套筒法线方向的磁通密度最大值的绝对值。

7.根据权利要求6所述的显影装置，其中：

第一磁极在显影套筒法线方向的磁通密度最大值的绝对值介于150G至700G之间，并且

第二磁极在显影套筒法线方向的磁通密度最大值的绝对值介于350G至800G之间。

8.根据权利要求1所述的显影装置，其中

所述显影套筒具有多个槽，所述多个槽在显影套筒外表面上分别沿着与圆周方向交叉的方向形成。

9.根据权利要求1所述的显影装置，其中：

当显影装置对形成在图像载体上的静电潜像进行显影时，显影剂管控构件离显影套筒最近的位置布置在显影套筒旋转中心的下方。

10.根据权利要求1所述的显影装置，其中：

当显影装置对形成在图像载体上的静电潜像进行显影时，显影剂管控构件离显影套筒最近的位置布置在显影套筒旋转中心的上方。

11.一种显影装置，包括：

显影容器，所述显影容器构造成容纳包括非磁性调色剂和磁性载体的显影剂；

显影套筒，所述显影套筒构造成在其外表面上承载显影剂并且旋转；

显影剂管控构件，所述显影剂管控构件构造成管控在所述显影套筒上承载的显影剂的量；和

磁场产生部分，所述磁场产生部分构造成布置在所述显影套筒的内侧并且具有多个固定的磁极，所述多个固定的磁极产生磁场以在所述显影套筒上承载显影剂，其中

所述磁场产生部分至少包括：第一磁极，所述第一磁极吸取所述显影容器中的显影剂并且在所述显影套筒上承载显影剂；第二磁极，所述第二磁极的极性不同于第一磁极的极性，并且布置成在所述显影套筒的旋转方向上在第一磁极的下游毗邻所述第一磁极并且位于所述显影剂管控构件附近；和第三磁极，第三磁极的极性与第一磁极的极性相同，并且在显影套筒旋转方向上布置在第一磁极上游毗邻所述第一磁极；

其中，当在朝向所述显影套筒的中心的方向上的磁力是Fr并且在所述显影套筒的外表面的切线方向上的磁力是Fθ时，在峰值间区域中形成Fr从第一磁极侧朝第二磁极侧衰减的Fr衰减区域，峰值间区域在显影套筒旋转方向上处于第一峰值位置下游且在显影套筒旋转方向上处于第二峰值位置上游，在第一峰值位置处第一磁极在显影套筒法线方向的磁通密度为最大值，在第二峰值位置处第二磁极在显影套筒法线方向的磁通密度为最大值，并且

其中，在峰值间区域中至少在形成Fr衰减区域的区域中，Fθ定向为朝向与所述显影套筒的旋转方向相同的方向。

12.根据权利要求11所述的显影装置，其中：

所述磁场产生部分构造成如下所述：其中，在半值区域中，Fθ定向为朝向与所述显影套筒的旋转方向相同的方向，所述半值区域中第一磁极在显影套筒法线方向的磁通密度的绝对值大于所述第一磁极在显影套筒法线方向的磁通密度的最大值的一半的绝对值。

13.根据权利要求11所述的显影装置，其中

所述磁场产生部分构造成如下所述：其中，相对于所述显影套筒的旋转方向，在整个峰值间区域中，Fθ定向为朝向与所述显影套筒的旋转方向相同的方向。

14.根据权利要求11所述的显影装置，其中

当由所述峰值间区域两端与显影套筒旋转中心的连线形成的角度为A并且由所述Fr衰减区域两端与显影套筒旋转中心的连线形成的角度为B时，满足0.12≤B/A<0.65。

15.根据权利要求11所述的显影装置，其中

在Fr衰减区域中Fr的绝对值介于1×10^-8N至1.5×10^-7N之间。

16.根据权利要求11所述的显影装置，其中：

第二磁极在显影套筒法线方向的磁通密度最大值的绝对值大于第一磁极在显影套筒法线方向的磁通密度最大值的绝对值。

17.根据权利要求16所述的显影装置，其中：

第一磁极在显影套筒法线方向的磁通密度最大值的绝对值介于150G至700G之间，并且

第二磁极在显影套筒法线方向的磁通密度最大值的绝对值介于350G至800G之间。

18.根据权利要求11所述的显影装置，其中

所述显影套筒具有多个槽，所述多个槽在显影套筒外表面上分别沿着与圆周方向交叉的方向形成。

19.根据权利要求11所述的显影装置，其中：

当显影装置对形成在图像载体上的静电潜像进行显影时，显影剂管控构件离显影套筒最近的位置布置在显影套筒旋转中心的下方。

20.根据权利要求11所述的显影装置，其中：

当显影装置对形成在图像载体上的静电潜像进行显影时，显影剂管控构件离显影套筒最近的位置布置在显影套筒旋转中心的上方。